Fluks elektron di sabuk radiasi bumi muncul sebagai hasil dari interaksi sinar kosmik dengan atom di lapisan atas atmosfer planet, "melumpuhkan" neutron dari mereka, menurut sebuah artikel yang diterbitkan di jurnal Nature.
“Untuk pertama kalinya, kami dapat mendeteksi penciptaan elektron berenergi tinggi ini di tepi bagian dalam sabuk Van Allen. Kami berhasil memecahkan teka-teki yang membingungkan fisikawan selama hampir enam dekade,”kata Xinlin Li dari Universitas Colorado di Boulder (AS).
Bumi, tidak seperti Venus dan sejumlah planet lain di tata surya, memiliki medan magnetnya sendiri, yang dihasilkan sebagai akibat dari pergerakan aliran cairan logam di intinya. Medan magnet ini bertindak sebagai semacam "perisai" yang memantulkan sinar kosmik, partikel bermuatan energi tinggi, dan melindungi Bumi dari angin Matahari dan lontaran massa koronal pada Matahari.
Jejak keberadaannya adalah apa yang disebut sabuk van Allen - dua daerah di ketinggian sekitar 6 ribu dan 60 ribu kilometer dari permukaan bumi, di mana terdapat sejumlah besar proton dan elektron berenergi tinggi, "tertangkap" oleh medan magnet bumi dan bergerak dalam semacam perangkap magnet. Interaksi mereka dengan atmosfer menghasilkan aurora yang indah, dan, selama jilatan api matahari, menyebabkan gangguan radio dan masalah teknis lainnya.
Salah satu misteri utama Sabuk Van Allen sejak penemuannya pada tahun 1958 adalah dari mana asal elektron dan proton berenergi tinggi yang menghuni perisai radiasi bumi dan menghasilkan suar di kutub planet. Seperti yang dicatat Lee, para ilmuwan telah lama menduga bahwa sumber mereka adalah sinar kosmik yang bertabrakan dengan atom di atmosfer, tetapi mereka tidak memiliki bukti yang tegas tentang hal ini.
Masalah tambahan adalah bahwa sinar kosmik, yang dihasilkan oleh ledakan supernova dan aktivitas pulsar, "membombardir" Bumi pada frekuensi yang kira-kira sama, sedangkan jumlah dan sifat elektron di sabuk Van Allen dapat berubah secara dramatis dengan kecepatan yang sangat tinggi. Hal ini membuat banyak peneliti meragukan bahwa elektron-elektron ini muncul sebagai akibat peluruhan neutron, yang oleh sinar kosmik "melumpuhkan" atom-atom nitrogen dan oksigen.
Untuk menguji gagasan ini, Lee dan siswanya merakit mikrosatelit CSSWE, dilengkapi dengan miniatur pendeteksi elektron dan proton yang dikembangkan di University of Colorado untuk probe RBSP yang diluncurkan oleh NASA pada Agustus 2012 untuk mempelajari struktur sabuk Van Allen.
Satelit ini diluncurkan ke orbit yang lebih rendah, dan tidak mempelajari lapisan dalam sabuk Van Allen, tetapi tepi bawah bagian pertama, di mana, seperti yang disarankan oleh para ilmuwan, elektron dan proton harus lahir selama tumbukan molekul gas dan "tamu dari luar angkasa".
Video promosi:
Tabrakan seperti itu, seperti yang dijelaskan para ilmuwan, harus mengarah pada produksi proton dan elektron dalam rentang energi yang sangat sempit, sehingga mereka dapat dengan mudah dihitung dan diperkirakan seberapa sering sinar kosmik bertabrakan dengan atom atmosfer, dan memahami peran apa yang mereka mainkan dalam mengisi sabuk Van Allen. dan bagaimana mereka sampai di sana.
Seperti yang ditunjukkan pengukuran ini, elektron semacam itu memang muncul dalam jumlah besar pada ketinggian yang kira-kira sama dengan jari-jari Bumi, dan laju pembentukan serta sifatnya tetap konstan di semua wilayah dan di semua ketinggian. Ini mendukung fakta bahwa mereka sebenarnya dihasilkan oleh sinar kosmik.
Selain itu, ini dibuktikan dengan jumlah elektron yang direkam oleh CSSWE - jumlah mereka, seperti yang dicatat para ilmuwan, hampir secara ideal sesuai dengan berapa banyak neutron yang harus menghasilkan sinar kosmik. Semua ini, karenanya, membuktikan fakta bahwa hampir semua elektron yang berpartisipasi dalam kelahiran aurora benar-benar berasal dari "kosmik".
